[發明專利]一種硬脂酸鉀邊界潤滑薄膜的制備及在真空電接觸運動部件上的應用

有效

• 申請號: 202010413986.0
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111570227B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 吉利;李紅軒;謝博華;劉曉紅;周惠娣;陳建敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08;B05D7/14;G01N3/56;C10M129/40;C10N30/06
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明公開了一種硬脂酸鉀邊界潤滑薄膜制備方法，是利用浸漬提拉在金電鍍涂層表面或者金屬基材表面復合硬脂酸鉀邊界潤滑材料，利用硬質酸鉀邊界膜質軟和超薄厚度的特點，實現電接觸摩擦副之間更大面積充分接觸，從而保證加入邊界膜后接觸電阻不受明顯影響；同時利用硬質酸鉀自身具有的易剪切和潤滑性能，實現摩擦系數的顯著降低，進而使耐磨性能大幅提高。該硬脂酸鉀邊界潤滑薄膜應用在真空電接觸運動部件上，在減小電接觸噪音、摩擦系數以及提高耐磨性方面展現的明顯綜合優勢，因此可應用于航天領域真空電接觸運動部件，如電滑環、滑桶、天線的表面潤滑處理。

技術領域

本發明涉及一種硬脂酸鉀邊界潤滑薄膜的制備及其在真空電接觸運動部件上的應用，屬于固體潤滑技術領域。

背景技術

近年來，隨著衛星飛船，空間實驗站和星際探測器等空間技術的快速發展，航天系統中的電接觸部件愈顯重要。電接觸是指電子從一個導體通過接觸界面傳遞到另一個導體，從而實現電流傳遞和信號傳輸，擔負著電子電路系統電流接通、分斷、導流、隔離的工作，其性能的好壞直接決定著整個航天器系統的可靠性、穩定性和精確性。滑動電接觸部件在運行過程中由于接觸面發生移動而出現的摩擦磨損問題對于系統的穩定性至關重要。而電接觸磨損較為復雜，它是指摩擦副在有電流通過時的磨損行為，與一般的機械磨損不同，由于存在力、電和熱等多場耦合因素的影響，它既受到機械因素的制約，又受到電流熱效應的影響，同時還存在嚴重的電弧侵蝕，因此其在通電下的摩擦磨損對接觸材料的破壞性極大。近幾年常出現由于真空電接觸部件磨損失效而導致的型號故障。

現役的于真空電接觸部件的處理技術主要采用鍍金涂層的方法，其潤滑性能有限，摩擦系數較高，一般在0.3以上，耐磨壽命總體不足，已經逐漸不能滿足新型航天器機構在軌設計使用壽命數倍提高的要求。可行的方案是分別從原有材料體系性能的提升和新材料體系的研發上入手，除對傳統的真空用電接觸材料在結構和性能上進一步改善和提升外，還應發展適用于真空環境下的新型空間電接觸材料，從而設計研發出低摩擦系數、低接觸電阻、高耐磨等綜合性能優異的新型真空導電潤滑材料，這將為解決航天器可靠性和壽命以及發展空間實驗站等航天技術具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過浸漬提拉制備真空電接觸部件邊界潤滑材料的方法，在不影響電接觸性能的基礎上，大幅降低載流摩擦過程中摩擦副的摩擦系數和磨損率，并減小電接觸噪音。

一、真空電接觸部件邊界潤滑材料的制備

（1）浸涂劑的制備：將商品化的硬脂酸鉀粉末（分子式為C₁₈H₃₅KO₂，K₂O含量為14.5-15.0%）以1～10 g/L的比例溶于無水乙醇中，加熱回流溶解成均勻透明液體；

（2）浸涂膜層的制備：將上述制得的浸涂劑加熱至沸騰，將預處理部件浸入加熱的浸涂液中，浸漬5～60 min后迅速提出，用干凈的綢布輕輕擦拭，使浸涂涂層更加均勻。

為使部件表面的硬脂酸鉀膜層均勻連續，可重復多次進行浸涂，直到膜層均勻連續。浸涂涂層厚度為2～100 nm。整個浸涂膜層的過程保持溶液微沸騰。

預處理部件可以是銅、鋁、鋼等金屬基材，也可以表面鍍金涂層的銅、鋁、鋼等金屬基材。

二、真空電接觸部件邊界潤滑材料的性能

測試條件：真空度1.0×10^-4 Pa，球-盤接觸線性往復運動模式，上試樣為為直徑為6 mm的GCr15商品鋼球，下試樣為鍍制有金涂層的平面銅試片，法向載荷為0.2 N，施加電流為7.5A，滑動線速度為5cm/s，測試1.2萬次往復循環。